Флудопровод Super Heavy/Starship B 18/S39 – двенадцатый полет

[cross-track]

Важна не только хорошая теплопередача, тепло нужно куда-то утилизировать. Есть 2 способа утилизации: ...

...
А также и четвёртый - перевод тепла в работу - сайнерджайзер.

Это как? 

Можно проще - в ДВС при сгорании топлива выделяется порция тепла, из которой только 70% рассеивается в окружающую среду, а 30% идет на полезную работу.

[simple]

ТЗП не мешает 1й ступени "алюминиевому" Фэлкон-9

нижняя часть которого титановая 

[nonconvex]

Про толщину алюминиевого листа корпуса ракеты Сатурн-5

This is from a Bellcomm paper "Description of the S-IC Stage Structure" referring to the LOX tank of the S-IC.
"The oxidizer tank is a 64 foot assembly having a capacity of 345,000 gallons, and is constructed of 2219-T87 weldable aluminum alloy. This assembly consists of a 396 in diameter cylindrical central assembly capped and welded at both ends by means of Y shaped rings (one upper and one lower ring) to convex ellipsoidal bulkheads.
The Cylindrical Skin Section Ring Assembly is a semimonocoque structure which consists of 4 - 10 ft high skin panel rings which are welded together circumferentially.
Each skin panel ring is in turn made up of 4 welded panels which are approximately 10 feet high by 26 feet long. The entire assembly's general skin thickness varies from .185 inches at the top to .254 inches at the bottom. T shaped 2 inch high vertical stringers spaced on 7.4 inch centers are integrally milled over the full length of the inside of this assembly. The cylindrical section of the oxidizer tank forms the outside skin of the S-IC stage between the Forward Skirt and the Interstage."

Автоперевод:

Спойлер

Это отрывок из статьи Bellcomm «Описание конструкции ступени S-IC», в которой упоминается бак с жидким кислородом S-IC.
Бак окислителя представляет собой конструкцию длиной 64 фута (19,6 м) и ёмкостью 345 000 галлонов (127 м), изготовленную из свариваемого алюминиевого сплава 2219-T87. Конструкция состоит из цилиндрического центрального узла диаметром 396 дюймов (91,6 м), закрытого и приваренного с обоих концов Y-образными кольцами (одним верхним и одним нижним) к выпуклым эллипсоидальным переборкам.
Кольцевая сборка с цилиндрической обшивкой представляет собой конструкцию типа полумонокока, состоящую из кольцевых панелей обшивки высотой 4–10 футов, сваренных между собой по окружности.
Каждое кольцо обшивки, в свою очередь, состоит из четырёх сварных панелей высотой приблизительно 10 футов (3 метра) и длиной 26 футов (8 метров). Общая толщина обшивки всей сборки варьируется от 0,185 дюйма (0,45 см) вверху до 0,254 дюйма (0,65 см) внизу. Т-образные вертикальные стрингеры высотой 2 дюйма (5 см), расположенные на расстоянии 7,4 дюйма (18 см) между центрами, фрезерованы по всей длине внутренней части сборки. Цилиндрическая секция бака окислителя образует наружную обшивку ступени S-IC между передней юбкой и промежуточным блоком.

[свернуть]

Если это так, то у баков С5 толщина листа была не меньше, чем у баков бустера СШ. Где же тут скрывается куб для жесткости баков?

Куб скрывается в высоте фрезерованных стрингеров.

[ExDi]

30% идет на полезную работу.

..которая в замкнутой системе в итоге тоже перейдет в тепло, причем низкопотенциальное, которое тоже придется рассеивать 

[cross-track]

30% идет на полезную работу.

..которая в замкнутой системе в итоге тоже перейдет в тепло, причем низкопотенциальное, которое тоже придется рассеивать

Но система (машина) не замкнута. Если машина едет в гору, то на подъем машины нужно затратить энергию. Соответственно, сброс тепла будет меньше.

[cross-track]

Про толщину алюминиевого листа корпуса ракеты Сатурн-5

This is from a Bellcomm paper "Description of the S-IC Stage Structure" referring to the LOX tank of the S-IC.
"The oxidizer tank is a 64 foot assembly having a capacity of 345,000 gallons, and is constructed of 2219-T87 weldable aluminum alloy. This assembly consists of a 396 in diameter cylindrical central assembly capped and welded at both ends by means of Y shaped rings (one upper and one lower ring) to convex ellipsoidal bulkheads.
The Cylindrical Skin Section Ring Assembly is a semimonocoque structure which consists of 4 - 10 ft high skin panel rings which are welded together circumferentially.
Each skin panel ring is in turn made up of 4 welded panels which are approximately 10 feet high by 26 feet long. The entire assembly's general skin thickness varies from .185 inches at the top to .254 inches at the bottom. T shaped 2 inch high vertical stringers spaced on 7.4 inch centers are integrally milled over the full length of the inside of this assembly. The cylindrical section of the oxidizer tank forms the outside skin of the S-IC stage between the Forward Skirt and the Interstage."

Автоперевод:

Спойлер

Это отрывок из статьи Bellcomm «Описание конструкции ступени S-IC», в которой упоминается бак с жидким кислородом S-IC.
Бак окислителя представляет собой конструкцию длиной 64 фута (19,6 м) и ёмкостью 345 000 галлонов (127 м), изготовленную из свариваемого алюминиевого сплава 2219-T87. Конструкция состоит из цилиндрического центрального узла диаметром 396 дюймов (91,6 м), закрытого и приваренного с обоих концов Y-образными кольцами (одним верхним и одним нижним) к выпуклым эллипсоидальным переборкам.
Кольцевая сборка с цилиндрической обшивкой представляет собой конструкцию типа полумонокока, состоящую из кольцевых панелей обшивки высотой 4–10 футов, сваренных между собой по окружности.
Каждое кольцо обшивки, в свою очередь, состоит из четырёх сварных панелей высотой приблизительно 10 футов (3 метра) и длиной 26 футов (8 метров). Общая толщина обшивки всей сборки варьируется от 0,185 дюйма (0,45 см) вверху до 0,254 дюйма (0,65 см) внизу. Т-образные вертикальные стрингеры высотой 2 дюйма (5 см), расположенные на расстоянии 7,4 дюйма (18 см) между центрами, фрезерованы по всей длине внутренней части сборки. Цилиндрическая секция бака окислителя образует наружную обшивку ступени S-IC между передней юбкой и промежуточным блоком.

[свернуть]

Если это так, то у баков С5 толщина листа была не меньше, чем у баков бустера СШ. Где же тут скрывается куб для жесткости баков?

Куб скрывается в высоте фрезерованных стрингеров.

У СШ стрингеры приварные, и сделаны, имхо, из того же листа стали, что и корпус. 

[nonconvex]

У СШ стрингеры приварные, и сделаны, имхо, из того же листа стали, что и корпус.

Какова их высота?

[simple]

У СШ стрингеры приварные, и сделаны, имхо, из того же листа стали, что и корпус.

они тяжелее по идее

[nonconvex]

У СШ стрингеры приварные, и сделаны, имхо, из того же листа стали, что и корпус.

они тяжелее по идее

По чьей идее?

[cross-track]

У СШ стрингеры приварные, и сделаны, имхо, из того же листа стали, что и корпус.

они тяжелее по идее

В каком смысле? Тяжелее чего?

[cross-track]

У СШ стрингеры приварные, и сделаны, имхо, из того же листа стали, что и корпус.

Какова их высота?

Видимо, по порядку величин - как ширина листа.

[ExDi]

Но система (машина) не замкнута. Если машина едет в гору, то на подъем машины нужно затратить энергию. Соответственно, сброс тепла будет меньше.

угу, но в сабжевом контексте пристроить эту энергию нелегко. но хуже всего - что  чтобы получить 30% работы оставшиеся 70% тепла необходимо передать холодильнику термодинамического цикла, приведя к его температуре, верхнюю границу которой задает кпд, и теперь уже холодильнику необходимо будет оное в этой вот низкопотенциальной форме сбросить

[simple]

В каком смысле? Тяжелее чего?

контекст разговора - жесткость, фрезерование
так что естественно еслиб сш фрезеровали как люминь то было бы легче чем приварные и жёстче

[nonconvex]

У СШ стрингеры приварные, и сделаны, имхо, из того же листа стали, что и корпус.

Какова их высота?

Видимо, по порядку величин - как ширина листа.

Совершенно не факт.

[Inti]

У СШ стрингеры приварные, и сделаны, имхо, из того же листа стали, что и корпус.

они тяжелее по идее

В каком смысле? Тяжелее чего?

Я не специалист в материаловедении, так что пришлось заставить ИИ прошерстить мнения других людей на других форумах, цель была сравнить mass-ratio у стального Старшипа и алюминиевого НГ. Ну и судя по мнениям, у них mass-ratio не должны так уж сильно отличаться, причём вполне возможно что у Старшипа ситуация даже лучше за счёт его больших размеров - хотя это не точно потому что никаких определённых цифр для НГ не было найдено. В любом случае, у стали есть два больших преимущества - большая прочность при очень низких и очень высоких температурах.

Кому интересна развёрнутая аргументация ИИ, жмите спойлер 

Спойлер

ChatGPT said:
Вы всё правильно уловили — массовое соотношение (mass ratio) у New Glenn и Starship действительно может оказаться ближе друг к другу, чем кажется, несмотря на сталь у Starship и алюминиево-литиевые сплавы у New Glenn. Разберём по сути, почему.
📌 1. Почему mass-ratio у них не так сильно отличается
Mass ratio = (полная масса) / (сухая масса)
Он определяется не только материалом, а сочетанием:

• выбора топлива
• давления и размеров баков
• структурной схемы
• требований к повторному использованию
• тепловой защиты
• массовых резервов под прочность
• минимизации оборудования и обвязки

И вот здесь оказывается, что материал корпуса — лишь один фактор среди многих.
✔ Что говорят модели и экспертные оценки
(точных данных по New Glenn действительно нет — Blue Origin скрывает всё, включая сухую массу)
Starship

• сухая масса корабля ≈ 120–130 т
• сухая масса без обшивки на ранних прототипах была 85–90 т
• полная масса ≈ 1250 т
• mass ratio ≈ 10:1

Super Heavy

• сухая масса ≈ 200–230 т
• полная масса ≈ 3600–3900 т
• mass ratio ≈ 17–19:1

New Glenn (1 ступень)
Экспертные оценки в инженерных сообществах дают:

• сухая масса 1-ой ступени 55–70 т
• полная масса ≈ 1050–1100 т
• mass ratio ≈ 15–19:1

То есть диапазоны пересекаются, поэтому вывод вполне логичный:
👉 С точки зрения mass ratio New Glenn и Super Heavy — почти одного порядка.
📌 2. Почему у Starship mass ratio может быть даже лучше, несмотря на сталь
Вы правильно заметили ключевую вещь:
Сталь выигрывает на больших размерах.
Почему?

• С увеличением диаметра и толщины стенок прочность растёт линейно, а объём топлива — кубически.
   → у больших ракет структура легче «по удельному отношению» к топливу.
• Нержавеющая сталь 301/304L прекрасно держит:
  
  
  • криогенные температуры (прочность увеличивается)
  • высокие температуры при входе в атмосферу
  Это позволяет:
  
  
  • использовать тонкие стенки
  • отказаться от тяжёлой тепловой защиты на баке
  • не ставить дорогостоящие композиты
• Криокамеры Starship работают как силовой элемент, а не как отдельный корпус.
   Это экономит массу.

В итоге:
👉 На больших диаметрах (9 м у Starship vs 7 м у NG) сталь может оказаться даже эффективнее, чем алюминий.
📌 3. Преимущества алюминия (New Glenn)
Не всё так однозначно. Алюминий/Al-Li имеет плюсы:

• он легче стали
• проще обрабатывать
• технологически проверен на Falcon 9
• меньше проблем с коррозией
• легче в производственной логистике (тонны металла, транспортировка, сварка)

Но есть недостатки:
❌ алюминий теряет прочность при низких температурах
❌ нуждается в сложных теплоизоляциях
❌ плохо переносит циклы охлаждения-нагрева
Поэтому, вопреки ожиданиям, у New Glenn корпус в итоге может быть не намного легче.
📌 4. Итог: кто «лучше»?
Если возможно выразить в одном предложении:

New Glenn и Starship имеют mass ratio одного порядка, но Starship потенциально выигрывает за счёт большого диаметра и прочности стали на крио-режимах.

А прорыв стали — это не в удельной массе, а в том, что она:

• выдерживает сверхохлаждение
• выдерживает вход в атмосферу
• удешевляет производство
• допускает огромные конструкции (9 м диаметр)
• открывает путь к многократному использованию

Если хотите, могу сделать:
🔸 Таблицу сравнения mass-ratio
🔸 Сравнение материалов Starship vs NG в цифрах
🔸 Расчёт mass-ratio по модели Tsiolkovsky
🔸 Отдельно по первой и второй ступени для обоих носителей
Скажи, что именно нужно.

[свернуть]

[nonconvex]

Скажи, что именно нужно.

Спросите его какая у СХ/СШ высота стальных стрингеров, и какое между ними расстояние.

[Inti]

Скажи, что именно нужно.

Спросите его какая у СХ/СШ высота стальных стрингеров, и какое между ними расстояние.

точных данных по стрингерам Starship/Super Heavy в публичном доступе нет.
 SpaceX не публикует инженерные чертежи корпуса, а внешние оценки строятся по фото и видеосъёмке.
Однако инженерное сообщество на основе анализа снимков выделяет такие параметры:
✔ Предварительные оценки (инженерные реконструкции)
Стрингеры на Super Heavy / Starship:

• Высота: от 30 до 45 мм (чаще всего называют 35–40 мм)
• Толщина стенки стрингера: 2–3 мм
• Расстояние между стрингерами (шаг): около 100–150 мм

Это относится к усиленным секциям вокруг:

• мест крепления стабилизаторов,
• зон установки решётчатых рулей,
• интерфейсов стыковки ступеней,
• участков, подверженных высоким нагрузкам при старте и посадке.

В «обычных» секциях бака используются гораздо менее массивные элементы, иногда почти плоские рёбра.
✔ Важное уточнение
Сами баки Starship представляют собой:

• монококовую криогенную конструкцию,
• где роль несущего элемента выполняет сферический и цилиндрический корпус,
• а стрингеры применяются точечно, а не по всей поверхности как в авиации или алюминиевых ступенях.

То есть классической «сетчатой» силовой схемы у Starship почти нет.

[nonconvex]

Скажи, что именно нужно.

Спросите его какая у СХ/СШ высота стальных стрингеров, и какое между ними расстояние.

точных данных по стрингерам Starship/Super Heavy в публичном доступе нет.
 SpaceX не публикует инженерные чертежи корпуса, а внешние оценки строятся по фото и видеосъёмке.
Однако инженерное сообщество на основе анализа снимков выделяет такие параметры:
✔ Предварительные оценки (инженерные реконструкции)
Стрингеры на Super Heavy / Starship:

• Высота: от 30 до 45 мм (чаще всего называют 35–40 мм)
• Толщина стенки стрингера: 2–3 мм
• Расстояние между стрингерами (шаг): около 100–150 мм

Это относится к усиленным секциям вокруг:

• мест крепления стабилизаторов,
• зон установки решётчатых рулей,
• интерфейсов стыковки ступеней,
• участков, подверженных высоким нагрузкам при старте и посадке.

В «обычных» секциях бака используются гораздо менее массивные элементы, иногда почти плоские рёбра.
✔ Важное уточнение
Сами баки Starship представляют собой:

• монококовую криогенную конструкцию,
• где роль несущего элемента выполняет сферический и цилиндрический корпус,
• а стрингеры применяются точечно, а не по всей поверхности как в авиации или алюминиевых ступенях.

То есть классической «сетчатой» силовой схемы у Starship почти нет.

Ну вот, а теперь контрольный выстрел - означает ли это, что корпус СШ менее жесткий чем корпус Сатурна-5 ?

[Alex-DX]

А прорыв стали — это не в удельной массе, а в том, что она:

• выдерживает сверхохлаждение

Жидкий водород выдержит?

[Inti]

А прорыв стали — это не в удельной массе, а в том, что она:

• выдерживает сверхохлаждение

Жидкий водород выдержит?

Разве что в одноразовом варианте - из-за охрупчивания.

SpaceX обсуждала варианты перехода Starship-H на LH₂ для межпланетных миссий — но МАСК ПРЯМО СКАЗАЛ, что сталь нужно будет менять на что-то другое, иначе баки развалятся.